[發明專利]使用第一頁表和第二頁表的計算機系統和方法

在審

• 申請號: 202210236336.2
• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN115080462A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: C·史密斯
• 申請（專利權）人: 想象技術有限公司
• 主分類號: G06F12/1009
• 分類號: G06F12/1009;G06F12/0882
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王坤哲;王小東

使用第一頁表和第二頁表的計算機系統和方法。本發明公開了一種計算機系統，所述計算機系統包括物理存儲器，所述物理存儲器包括第一頁表和第二頁表，以及地址轉換模塊。所述第一頁表包括主頁表條目，其中所述主頁表條目中的每個頁表條目被配置為存儲虛擬存儲器地址到物理存儲器地址的映射和輔助信息。所述第二頁表包括二級頁表條目，每個二級頁表條目存儲至少一個另外的輔助信息，其中每個二級頁表條目對應于所述第一頁表中的主頁表條目。所述地址轉換模塊被配置為響應于接收到來自處理器的請求，遍歷所述第一頁表以標識主頁表條目，并且基于所述主頁表條目的位置連續地標識對應的二級頁表條目的位置。

技術領域

本申請涉及計算機系統中的頁表。

背景技術

存儲器存儲用于計算機系統或計算機硬件裝置的信息。由計算機系統執行的許多計算任務需要大量存儲器，因此，處理器訪問的程序代碼和數據通常存儲在計算機系統的主存儲器(或物理存儲器)中。主存儲器將程序代碼和數據存儲在主存儲器內的多個位置中。每個存儲器位置可通過物理地址尋址，該物理地址是該位置對該系統的標識符。此后，該標識符可用于在運行程序或訪問數據時訪問主存儲器中的對應存儲器位置。

如今，隨著現代操作系統的出現，計算機系統能夠使用虛擬存儲器的特征。虛擬存儲器是計算機系統中存儲器資源的理想抽象概念。使用虛擬存儲器的主要益處包括使應用程序不必管理共享存儲器空間、提高安全性，以及能夠在概念上使用比物理可用存儲器更多的存儲器。計算機系統包括硬件單元，諸如耦合到處理器的存儲器管理單元，該處理器執行從虛擬地址到物理地址的存儲器轉換。存儲器管理單元使用存儲器映射諸如頁表來保存應用程序所經歷的虛擬地址到物理存儲器的物理地址的轉換。通常，存儲器映射存儲由應用程序訪問的對應物理地址的地址轉換和多個存儲器屬性。存儲器屬性是存儲器的特性，用于標識存儲器的工作方式。存儲器屬性的示例包括但不限于可讀性、可寫性、可緩存性、可共享性等。

在獨立開發CPU架構時，可能隨意重新定義頁表中條目的格式，從而可以將新需要的存儲器屬性包括在頁表中。然而，在一些開放的標準指令集架構中，重新定義頁表中條目的格式并不容易。在此類情況下，由標準提供的頁表的格式可能無法提供所有特征，特別是可能無法定義所有必要的存儲器屬性，以允許更復雜的應用程序根據需要操作。

發明內容

提供本發明內容是為了以簡化的形式介紹下文在具體實施方式中進一步描述的一系列概念。本發明內容不旨在標識所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護的主題的范圍。

根據第一方面，提供了一種計算機系統，該計算機系統包括物理存儲器和地址轉換模塊，該物理存儲器包括第一頁表和第二頁表。第一頁表包括主頁表條目，其中主頁表條目中的每個頁表條目被配置為存儲虛擬存儲器地址到物理存儲器地址的映射和輔助信息，并且第二頁表包括二級頁表條目，每個二級頁表條目存儲至少一個另外的輔助信息，其中每個二級頁表條目對應于第一頁表中的主頁表條目。地址轉換模塊被配置為響應于接收到來自處理器的請求，遍歷第一頁表以標識主頁表條目，并且基于主頁表條目的位置連續地標識對應的二級頁表條目的位置。

任選地，每個二級頁表條目存儲在物理存儲器中，與對應的主頁表條目具有預先確定的偏移。

任選地，地址轉換模塊被進一步配置為檢索主頁表條目和二級頁表條目。

任選地，地址轉換模塊包括被配置為存儲多個地址轉換的高速緩存，每個地址轉換是從虛擬存儲器地址到物理存儲器地址，并且任選地，高速緩存是轉換后備緩沖器(TLB)。

任選地，地址轉換模塊在接收到虛擬地址請求后，被配置為：在高速緩存中搜索從虛擬地址到物理地址的有效地址轉換；在標識高速緩存中向虛擬地址的有效地址轉換時向處理器提供物理地址；以及在高速緩存中不存在有效地址轉換的情況下調用高速緩存未命中。

任選地，地址轉換模塊遍歷第一頁表以在發生高速緩存未命中時檢索包括物理地址到虛擬地址的映射的主頁表條目。